Poliuretanos funcionalizados.

Un método para producir un material polimérico basado en isocianato funcionalizado,

en particular un poliuretano,una poliurea o un material de poliuretano modificado con poliurea, en el que el material polimérico basado enisocianato se produce por medio de polimerización de una mezcla de reacción que comprende diferentescomponentes de reacción, incluyendo al menos un componente de poliisocianato que tiene al menos dos gruposNCO reactivos y al menos un componente reactivo de isocianato que tiene al menos dos grupos que son reactivosfrente a dicho componente de poliisocianato, comprendiendo dicho componente de poliisocianato y/o dichocomponente reactivo de isocianato al menos un componente de anclaje que presenta al menos un grupo de anclajeque permite unir covalentemente un componente funcional al material polimérico y que presenta al menos dosgrupos NCO reactivos o al menos dos átomos de hidrógeno reactivo de isocianato, y en el que dicho materialpolimérico basado en isocianato está funcionalizado permitiendo que al menos un componente funcional, quecomprende un grupo reactivo, se una covalentemente al presente material, caracterizado por que dicho grupo deanclaje es un alquino terminal que es capaz de participar en una reacción de ciclo-adición 1,3-dipolar de Huisgencon una azida, y por que el grupo reactivo de dicho componente funcional es una azida y se permite que elcomponente funcional se una covalentemente a dicho material por medio de una reacción de ciclo-adición 1,3-dipolar de Huisgen entre el grupo de anclaje de alquino terminal y el grupo azida del componente funcional

Poliuretanos funcionalizados.

La presente invención se refiere a un método para producir un material polimérico basado en isocianato funcionalizado, en particular un poliuretano, una poliurea o un material de poliuretano modificado con poliurea, en el que el material polimérico basado en isocianato se produce por medio de polimerización de una mezcla de reacción que comprende diferentes componentes de reacción, incluyendo al menos un componente de poliisocianato que presenta al menos dos grupos NCO reactivos, y al menos un componente reactivo de isocianato que presenta al menos dos grupos que son reactivos frente a dicho componente de poliisocianato, comprendiendo dicho componente de poliisocianato y/o dicho componente reactivo de isocianato al menos un componente de anclaje que tiene al menos un grupo de anclaje que permite unir un componente funcional de manera covalente al material polimérico y que tiene al menos dos grupos NCO reactivos o al menos dos átomos de hidrógeno reactivos de isocianato, y en el que dicho material polimérico basado en isocianato está funcionalizado permitiendo que al menos un componente funcional, que comprende un grupo reactivo, se una de manera covalente al presente material. La invención también se refiere al material polimérico funcionalizado obtenido.

La producción de materiales poliméricos basados en isocianato, en particular materiales de poliuretano, por medio de reacción de poliisocianatos con componentes que contienen al menos dos átomos de hidrógeno reactivos de isocianato resulta bien conocida. Se pueden producir materiales de poliuretano en forma de perlas, láminas, fibras, revestimientos, elastómeros pero en particular, se pueden producir como polímeros celulares, tales como espumas, mediante la adición de un agente de soplado a la mezcla reactiva de poliuretano. Las propiedades celulares de dichos materiales de poliuretano pueden variar desde un producto micro-celular a un espuma altamente expandida, en la que las células pueden ser cerradas o abiertas por medio de la selección apropiada de la cantidad y del tipo de componentes reactivos, agentes de control celular, agente de soplado y tecnología de formación de espuma. Los materiales de poliuretano se han vuelto interesantes debido a su elevada resistencia a la abrasión, elevada flexibilidad, elevada resistencia química y sus excelentes propiedades mecánicas, lo que les convierte en apropiados para una amplia gama de aplicaciones. Las aplicaciones objetivo son numerosas entres las cuales están el campo de automoción, medicina, confort, edificación, pinturas, revestimientos, adhesivos.

En muchas aplicaciones, el material de poliuretano se usa como material portador sobre el cual se inmoviliza un componente funcional que añade una propiedad funcional adicional al material de poliuretano. Dichos materiales de poliuretano se denominan en lo sucesivo poliuretanos funcionalizados. Ejemplos típicos de componentes funcionales son, por ejemplo, agentes colorantes, agentes desinfectantes, materiales de intercambio iónico, materiales activos biológicamente (por ejemplo enzimas) , catalizadores, agentes cosméticos, agentes terapéuticos, agentes desodorantes, agentes anti-oxidantes, agentes perfumantes, agentes complejantes, limpiadores... Dichos poliuretanos funcionalizados ofrecen muchas ventajas adicionales y además amplían el campo de aplicación de los materiales de poliuretano. La inmovilización de los componentes funcionales sobre un portador polimérico, por ejemplo, hace posible usar el componente funcional en un proceso de flujo continuo, por ejemplo, en un proceso de filtración de agua o un proceso de bio-transformación.

Se conocen diferentes métodos para inmovilizar componentes funcionales sobre un material de poliuretano. Se conoce un primer método como adsorción. En el presente método, la inmovilización está basada en interacciones físicas no específicas entre el componente funcional y la superficie de un material sólido de poliuretano. Por ejemplo, dicha inmovilización se puede obtener por medio de impregnación del material de poliuretano con una disolución del componente funcional. Debido a las fuerzas débiles, no obstante, el componente funcional puede experimentar desorción durante el período de uso (es decir, lixiviado) , de manera que el material de poliuretano perderá parte de su funcionalidad.

Se obtiene una inmovilización significativamente más estable por medio de adición directa del componente funcional a la mezcla reactiva para producir el material de poliuretano. El componente funcional presenta uno o más grupos que son reactivos frente a uno o más componentes de reacción de manera que se incluyen en la estructura del polímero. Dicha técnica de inmovilización se describe, por ejemplo, en el documento de Estados Unidos 6.855.739 B2. En el proceso descrito, se añade poli (etilenimina) , que es conocida por su actividad de formación de complejos frente a iones de metales pesados y colorantes, a la mezcla de reacción de espuma de poliuretano. Aunque el presente método ofrece la ventaja importante de que no se necesita pos-tratamiento, el presente método todavía presenta varios inconvenientes. El primero de todos es que, debido a las condiciones altamente exotérmicas de la mayoría de los procesos de polimerización de poliuretano, el componente funcional puede experimentar degradación, disminuyendo de este modo su actividad. Así, los componentes funcionales termo-sensibles no están cualificados para la presente técnica de inmovilización. En segundo lugar, pueden surgir problemas de compatibilidad cuando se añade el componente funcional a la mezcla de reacción de poliuretano. Además, el componente funcional puede interferir con la reacción de poliuretano, por ejemplo en el caso de que el componente funcional presente grupos reactivos de isocianato tales como grupo hidroxilo o amina, como es el caso con poli (etilenimina) en el documento de Estados Unidos 6.855.739B2. Debido a la elevada reactividad de los presentes grupos hacia los grupos -NCO de los isocianatos, la interferencia puede conducir a un proceso de polimerización de poliuretano menos controlado, así como también a una menor actividad del componente funcional. En el caso de que el componente funcional no presente grupos reactivos de isocianato u otros grupos funcionales que conduzcan a un enlace químico con la mezcla reactiva de poliuretano, el componente funcional no se unirá de forma covalente a la cadena principal de poliuretano, dando lugar a lixiviado del componente funcional en función del tiempo y además disminuyendo la actividad de la espuma de poliuretano funcionalizado.

Una mejora del método del documento de Estados Unidos 6.855.739B se describe en el documento DE 10003157A1. En una primera etapa del método descrito, se añaden un componente de anclaje que tiene al menos un grupo funcional que es reactivo de isocianato, y un grupo de anclaje que es un halógeno, un grupo carbonilo, un grupo éster, un grupo anhídrido, un grupo epóxido o un grupo sulfon, a la mezcla reactiva de poliuretano y se deja que la presente mezcla forme una espuma. En la siguiente etapa, se trata la espuma curada con un componente funcional ("sustancia activa") , formando de este modo un enlace covalente entre el presente componente funcional y dicho grupo de anclaje del componente de anclaje. El presente proceso conduce a una unión indirecta del componente funcional con el material de poliuretano a través del componente de anclaje.

Un primer inconveniente del presente método, no obstante, es que cada componente funcional objetivo del material requiere un componente de anclaje diferente, lo que significa que es necesario sintetizar muchos componentes de anclaje diferentes dependiendo de la funcionalidad deseada del material de poliuretano. Además, los componentes funcionales provistos de grupos reactivos complementarios para reaccionar con los grupos de anclaje descritos en DE 10003157 A1 no se encuentran fácilmente disponibles, lo que significa que el presente método establece una restricción sobre el número de posibles componentes funcionales que se encuentra cualificados para la presente técnica de inmovilización. Otro inconveniente del método es que los grupos de anclaje descritos, que se pretende reaccionen con el componente funcional a través de la reacción de sustitución nucleófila o la reacción de acilación descritas, pueden interferir con la formación de poliuretano y además reaccionarán con otros componentes presentes en la mezcla reactiva de poliuretano, disminuyendo de este modo el número de grupos de anclaje disponibles para la reacción posterior con el componente funcional. Una solución a este problema podría ser el uso de una química de grupo protector, a través de la cual los grupos... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir un material polimérico basado en isocianato funcionalizado, en particular un poliuretano, una poliurea o un material de poliuretano modificado con poliurea, en el que el material polimérico basado en isocianato se produce por medio de polimerización de una mezcla de reacción que comprende diferentes componentes de reacción, incluyendo al menos un componente de poliisocianato que tiene al menos dos grupos NCO reactivos y al menos un componente reactivo de isocianato que tiene al menos dos grupos que son reactivos frente a dicho componente de poliisocianato, comprendiendo dicho componente de poliisocianato y/o dicho componente reactivo de isocianato al menos un componente de anclaje que presenta al menos un grupo de anclaje que permite unir covalentemente un componente funcional al material polimérico y que presenta al menos dos grupos NCO reactivos o al menos dos átomos de hidrógeno reactivo de isocianato, y en el que dicho material polimérico basado en isocianato está funcionalizado permitiendo que al menos un componente funcional, que comprende un grupo reactivo, se una covalentemente al presente material, caracterizado por que dicho grupo de anclaje es un alquino terminal que es capaz de participar en una reacción de ciclo-adición 1, 3-dipolar de Huisgen con una azida, y por que el grupo reactivo de dicho componente funcional es una azida y se permite que el componente funcional se una covalentemente a dicho material por medio de una reacción de ciclo-adición 1, 3dipolar de Huisgen entre el grupo de anclaje de alquino terminal y el grupo azida del componente funcional.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho componente de anclaje comprende al menos dos átomos de hidrógeno reactivo de isocianato que se permite que reaccionen con dicho componente de poliisocianato durante el proceso de polimerización, siendo preferentemente los átomos de hidrógeno reactivo de isocianato parte de un grupo hidroxilo, un grupo amina o un grupo tiol.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que dicha mezcla de reacción comprende, además de dicho componente de anclaje, al menos otro componente que es reactivo frente a dicho componente de poliisocianato y que comprende al menos dos átomos de hidrógeno reactivo de isocianato.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho componente de anclaje comprende al menos dos grupos isocianato que se permite que reaccionen con dicho componente reactivo de isocianato durante el proceso de polimerización.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dichos componentes de reacción comprenden al menos dos componentes de anclaje que presentan cada uno, de manera independiente uno del otro, al menos dos grupos NCO reactivos, y que incluyen dicho componente de anclaje como primer componente de anclaje y segundo componente de anclaje, que presenta un grupo dieno o dienófilo escogido de forma que pueda participar en una reacción de ciclo-adición de Diels-Alder.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dicho componente de anclaje presenta al menos dos grupos de anclaje que permiten, cada uno de ellos, unir covalentemente un componente funcional al material polimerizado y que incluyen un primer grupo de anclaje, que es dicho grupo alquino que participa en una reacción de ciclo-adición 1, 3-dipolar de Huisgen, y un segundo grupo de anclaje, que es un dieno o un dienófilo y que puede participar en un reacción de ciclo-adición de Diels-Alder.

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicho material polimérico basado en isocianato es un pre-polímero que contiene isocianato libre o grupos reactivos de isocianato que permiten curar más el material polimérico.

8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicho material polimérico basado en isocianato es un material completamente curado.

9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dicho material polimérico basado en isocianato se encuentra en forma de líquido o de gel.

10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dicho material polimérico basado en isocianato se encuentra en forma sólida.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que dicho material polimérico basado en isocianato es una espuma que tiene una densidad menor que 400 kg/m3.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que dicha espuma presenta un contenido de célula abierta > 90%.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, caracterizado por que dicha espuma es una espuma hidrófila.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que dicho material polimérico basado en isocianato presenta una densidad mayor que 400 kg/m3, y es en particular un material micro-celular o no celular.

15. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por que dicho material polimérico basado en isocianato está funcionalizado por medio de la puesta en contacto con dicho componente funcional que se encuentra en forma fluida, en particular en forma líquida.

16. Un material polimérico basado en isocianato funcionalizado obtenido por medio del método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.